Nízkoenergetická filtrace vody

Většina technologií filtrace vody vyžaduje hodně energie k protlačení vody přes membrány, které se nakonec zanesou a je třeba je vyměnit. Oba faktory způsobují, že filtrace vody je pro většinu aplikací nákladná.

Odstřeďovací cyklus: Výše uvedený čistič vody odděluje nečistoty pomocí odstředivé síly.

Nyní se výzkumníkům z Palo Alto Research Center (PARC) podařilo tyto výzvy překonat začleněním vědeckých poznatků z fyziky pohybu částic toneru do nízkoenergetického zařízení na filtraci vody, které nepoužívá membrány.

To jsou všechny dobré zprávy pro rýsující se přízrak filtrování brakické pitné vody, který ohrožuje velkou část rozvojového světa a dokonce i některé vodou namáhané oblasti ve vyspělých zemích. V minulosti však byla ekonomika kamenem úrazu při vytváření cenově dostupných systémů na úpravu vody. Organizace spojených národů odhaduje, že během příštích osmi let bude asi 900 milionů lidí potřebovat bezpečnou zásobu pitné vody.

Výzkumníci PARC nazývají své zařízení spirálový koncentrátor. Jedná se o spirálovitý, 50 centimetrů dlouhý kus plastové hadičky o průměru jeden milimetr. Když je voda čerpána jedním koncem zařízení, částice ve vodě jsou přitlačovány ke stěnám potrubí. Částice o velikosti jednoho mikronu jsou oddělovány odstředivou silou a odváděny pryč z čisté vody pomocí rozbíhavých vidlic ve spirálovém koncentrátoru.

Výhodou tohoto přístupu je, že nevyžaduje tolik energie, jako by protlačil kontaminovanou vodu přes membránu. Takové membrány jsou obvykle vyrobeny z pryskyřice a mají v sobě mnoho malých otvorů o velikosti od několika mikrometrů do několika nanometrů.

Inovace PARC vzešla z dřívějšího projektu smluvního výzkumu s americkou armádou. Cílem bylo navrhnout zařízení pro koncentraci biologických rizik, jako je antrax, koncentrací několika částí na litr kontaminantů, aby senzor mohl detekovat jejich přítomnost.

Výzkumníci PARC mají mnoho zkušeností se studiem fyziky částic. Toner v kopírkách se skládá z miniaturních, elektrony nabitých částic. Klíčovou oblastí výzkumu PARC bylo pochopení fyziky toho, jak se tyto nabité částice pohybují ve vzduchu i v kapalině. Lekce, které se výzkumníci dozvěděli o částicovém toneru, byly použity pro systém detekce biologických činidel PARC a pro čističku vody.

Čistička vyžaduje konstantní průtok vody, aby pohyby částic odpovídaly předpokládaným vzorům. Tohoto průtoku vody lze dosáhnout pomocí čerpadla s nízkým výkonem, které může být poháněno panelem solárních článků.

Protože však rotační koncentrátor dokáže oddělit částice o velikosti menší než jeden mikron, nemůže odstranit bakterie. Scott Elrod, manažer laboratoře hardwarových systémů v PARC, říká, že menší částice lze oddělit přidáním kamence do filtrované vody. Kamenec se používá v úpravnách vod k chemickému navázání malých částic na větší, které lze následně oddělit pomocí gravitace. V případě rotačního koncentrátoru bude odstředivá síla dodávat koňskou sílu k odstranění těchto ztuhlých částic.

Elrod říká, že v příštích dvou měsících vědci očekávají zmenšení zařízení na paralelní sadu spinových koncentrátorů, které jsou dostatečně malé na to, aby byly komerčně prodávány. Plánují také testovat systém s větším objemem vody, aby dosáhl maximálního objemu filtrace 100 litrů za minutu. Výzkumníci již provedli výpočty na papíře, což naznačuje, že paralelní schéma a objem vody by měly být schopny zvládnout.

skrýt